本发明涉及信号检测解调
技术领域：
，特别涉及一种用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，该方法用于对突发、短帧信号进行数据解调和同步。
背景技术：
：2014年2月国际电信联盟ITU-RM.1371-5建议书提出VHF水上移动频段内的使用时分多址的自动识别系统(AIS)的技术特性，并且对自动识别系统(AIS)体制的通信技术特性作出了相应的规定，但是未对实现方式作出相应规定。特别是对突发短帧信号同步及解调的实现方式，没有明确说明实现方式。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，该方法可以克服突发短帧信号难以同步且同步精度差的问题，提升了突发短帧信号同步精度；另外，本发明采用了2bit差分及Viterbi迭代判决的处理方式简化了数据解调处理过程，提升了数据解调的性能，这种方法避免了传统1bit差分解调方式的复杂处理过程和资源需求。本发明的技术解决方案是：一种用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，包括下列步骤：(1)、对接收信号进行采样量化处理后得到接收数据；其中，采样率为fs；(2)、对所述接收数据延迟T后得到延迟数据，然后将所述延迟数据与接收数据相乘得到混频数据；其中，fb为设定的数据率；(3)、对步骤(2)的混频数据进行抽取并低通滤波，得到数据xn，其中：数据抽取率为M为设定的正整数且M<N；低通滤波的滤波带宽为(4)、将同一个TDMA时隙内的数据xn依次存储在存储器RAM中；(5)、从存储器RAM中读取数据；然后，对所述读取数据进行积分降速处理，得到降速数据yn，即：将连续M个数据点进行累加求和作为降速数据yn的1个数据点；(6)、对降速数据yn进行噪声白化处理，得到噪声白化数据zn；(7)、在Viterbi译码规则下，根据降速数据yn和噪声白化数据zn计算权重αn；(8)、根据权重αn选取相应的最优状态转移路径；并对所述最优状态转移路径确定的解调数据进行CRC校验，其中：如果所述解调数据通过了CRC校验，则判断解调结果正确；如果所述解调数据没有通过CRC校验，则修改存储器RAM的数据读取起始位置，并返回步骤(5)。上述的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，在步骤(3)中，采用积分降速处理实现对数据的抽取和低通滤波，具体实现方法如下：(3a)、将混频数据中同一数据符号对应的N个采样点分为M组；(3b)、将每组内各采样点进行数据累加求和，作为数据抽取后对应的数据点，即：将第m组内的采样点进行累计求和，作为对所述N个采样点进行数据抽取后的第m个数据点；其中，m＝1、2、…、M；上述的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，将N个采样点分为M组，具体分组方法如下：每组数据中包括P个采样点，P为向上取整后的整数；其中，如果MP>N，则从下一个数据符号对应的N采样点中抽取前MP-N个数据凑齐M组数据。上述的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，在步骤(6)中，对降速数据yn进行噪声白化处理，具体处理方法如下：产生伪随机序列pn；然后将所述伪随机序列pn与降速数据yn相乘，得到噪声白化数据zn。上述的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，在步骤(7)中，根据降速数据yn和噪声白化数据zn计算权重αn，具体计算公式如下：其中，L为设定的前后码元记忆长度。本发明所带来的有益效果是：(1)、本发明对接收信号进行采样量化之后，直接将接收数据延迟两个符号之后混频，节省了生成本地载波的成本；(2)、本发明采用Viterbi迭代判决的处理方式简化了数据解调处理过程，提升了数据解调的性能。附图说明图1为本发明的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法实现原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的描述：如图1所示，本发明的用于船舶自动识别系统的数据解调及同步方法，具体包括以下步骤：(1)、采用ADC模块对接收信号进行采样量化处理后得到接收数据；其中，ADC模块的采样率为fs；(2)、对ADC后的接收数据延迟T后得到延迟数据，然后将所述延迟数据与接收数据相乘得到混频数据；其中，fb为设定的数据率，等效于将接收数据延迟两个符号位后得到本地载波信号，这样可以节省生成本地载波的成本；(3)、对步骤(2)的混频数据进行抽取并低通滤波，得到数据xn，其中：数据抽取率为M为设定的正整数且M<N；低通滤波的滤波带宽为可以滤除二倍频信号分量。在该步骤中，可以采用积分降速处理实现对数据的抽取和低通滤波，具体实现方法如下：(3a)、将混频数据中同一数据符号对应的N个采样点分为M组；(3b)、将每组内各采样点进行数据累加求和，作为数据抽取后对应的数据点，即：将第m组内的采样点进行累计求和，作为对所述N个采样点进行数据抽取后的第m个数据点；其中，m＝1、2、…、M。其中，将N个采样点分为M组，具体分组方法如下：每组数据中包括P个采样点，P为向上取整后的整数；如果MP>N，则从下一个数据符号对应的N采样点中抽取前MP-N个数据凑齐M组数据。(4)、将同一个TDMA时隙内的数据xn依次存储在存储器RAM中；这样可以采用较高的读取速率获取一个时隙内的数据，并同时进行处理，而不用受数据率的限制。(5)、从存储器RAM中读取数据；然后，对所述读取数据进行积分降速处理，得到降速数据yn，即：将连续M个数据点进行累加求和作为降速数据yn的1个数据点；(6)、对降速数据yn进行噪声白化处理，得到噪声白化数据zn；具体噪声白化处理方法如下：产生伪随机序列pn，然后将所述伪随机序列pn与降速数据yn相乘，得到噪声白化数据zn。(7)、在Viterbi译码规则下，根据降速数据yn和噪声白化数据zn计算权重αn，具体计算公式如下：(8)、根据权重αn选取相应的最优状态转移路径；并对所述最优状态转移路径确定的解调数据进行CRC校验，其中：如果所述解调数据通过了CRC校验，则判断解调结果正确；如果所述解调数据没有通过CRC校验，则修改存储器RAM的数据读取起始位置，并返回步骤(5)。实施例：在本实施例中，船舶自动识别系统(AIS)的数据速率fb为9.6kbps，调制体制为GMSK，帧长256bit，编码方式NRZ-I，数据起始为0X7E，数据终止为0X7E，CRC校验16位。采用本发明的数据解调及同步方法进行处理，具体实现步骤如下：(1)、采用ADC对接收信号进行采样量化，得到接收数据。其中，本实施例中ADC模块的采样率设定为9.6MHz，因此在采样量化后的接收数据中每个数据符号对应的采样点数N＝1000。(2)、将上述的接收数据延迟2000个采样点后，与当前接收数据相乘得到混频信号。(3)、根据性能需求，对上述的混频信号进行数据抽取。其中，在每个数据符号内抽取20个点，即M＝20。在该步骤中，抽取点数M越大性能越好，但是抽取点数多将带来硬件资源的消耗，因此需要折衷处理。(4)、将上述抽取后的数据存储到深度为256x20的RAM存储器中，按照抽取速率精度控制读取存储器的起始位置，依次将存储器中的数据读出，并输出给积分降速模块。(5)、积分降速模块的积分点数设置值与抽样点数一致，即将连续M个数据点进行累加求和作为降速数据yn的1个数据点。(6)、将降速数据yn与伪随机序列(例如m序列)进行相乘处理，等效于对降速数据yn进行噪声白化处理，得到噪声白化数据zn。(7)、按照如下公式计算每一个符号的权重αn：其中，L为设定的前后码元记忆长度。L取值越大性能越好，综合考虑资源与性能，本实施例选取L＝4。(8)、然后按照表1中的状态转移表，判断出转移至下一状态的路径，直至最后一个符号之后选出最佳路径，最佳路径中的每一个状态对应的比特即为解调数据。例如：上一状态为状态1(-1，-1，-1，-1)，且当前αn＝+1，那么下一个状态将跳转至状态9(-1，-1，-1，+1)；表1Viterbi判决状态转移表序号αn-1αn-2αn-3αn-4αnαn-1αn-2αn-3转移状态1-1-1-1-1-1-1-1-1192+1-1-1-1+1-1-1-1193-1+1-1-1-1+1-1-12104+1+1-1-1+1+1-1-12105-1-1+1-1-1-1+1-13116+1-1+1-1+1-1+1-13117-1+1+1-1-1+1+1-14128+1+1+1-1+1+1+1-14129-1-1-1+1-1-1-1+151310+1-1-1+1+1-1-1+151311-1+1-1+1-1+1-1+161412+1+1-1+1+1+1-1+161413-1-1+1+1-1-1+1+171514+1-1+1+1+1-1+1+171515-1+1+1+1-1+1+1+181616+1+1+1+1+1+1+1+1816(9)、对所述最优状态转移路径确定的解调数据进行CRC校验，其中：如果所述解调数据通过了CRC校验，则判断解调结果正确；如果所述解调数据没有通过CRC校验，则修改存储器RAM的数据读取起始位置，并返回步骤(5)。以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。当前第1页1 2 3